Термины на букву "У" [1983 - - Справочник по космической биологии и медицине]

УКЛАДКА МЕДИЦИНСКАЯ (УМ) - комплекс медицинских средств, необходимых для оказания первой медицинской и доврачебной помощи космонавтам при длительных орбитальных полетах. В состав УМ вместе с аптечкой бортовой (см.) входит более 80 наименований лекарственных и других средств в таблетках, мазях, шприц-тюбиках, аэрозольных упаковках, свечах, наборы для оказания травматологической, стоматологической помощи, а так же средства профилактики нарушений водно-солевого и обменных процессов. Если в составе экипажа есть врач, то УМ включает средства оказания квалифицированной медицинской помощи.

При комплектовании УМ учитывают следующие принципы.

Набор медикаментов и других средств медицинской помощи в УМ комплектуется с учетом вероятности возникновения функциональных расстройств и заболеваний и должен быть достаточным по составу и количеству для проведения полного курса профилактических и лечебных мероприятий. Лекарственные средства в составе УМ должны сочетать высокую активность с возможно более широким спектром и адекватностью действия на фоне измененной реактивности организма без нежелательных побочных эффектов. Препараты должны сохранять фармакологические и физико-химические свойства при воздействии комплекса факторов космического полета (см.). С увеличением длительности космических полетов, при которых труднее дать точный медицинский прогноз, а вероятность непредвиденных ситуаций возрастает, набор лекарственных и других средств медицинской помощи должен быть избыточным как по составу, так и по количеству. Предусматривается замена лекарственных средств с истекшими сроками годности. При необходимости с помощью транспортных или грузовых кораблей космонавты могут обеспечиваться дополнительными УМ с учетом изменившегося состояния здоровья и рекомендаций групп медицинского контроля. В процессе подготовки к полету космонавты должны овладеть навыками само- и взаимопомощи, доврачебной медицинской помощи. Экипаж знакомят с фармакодинамикой, инструкциями, методическими указаниями по использованию лекарств.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ (УФЛ) - невидимые глазом электромагнитные колебания с длиной волны 400-10 нм. Различают УФЛ "близкие" (400-200 нм) и "дальние", или "вакуумные" (200-20 нм), достигающие лишь границы атмосферы. УФЛ 200-10 нм почти полностью поглощаются атмосферой и для их измерения используют специальные вакуумные спектральные приборы.

В зависимости от длины волн и действия на биологические объекты УФЛ делятся на зоны: зона С включает коротковолновые УФЛ (менее 280 нм), зона В объединяет средневолновые УФЛ (280-320 нм) к зоне А относятся длинноволновые УФЛ (320-400 нм).

Атмосфера влияет на состав солнечных лучей, достигающих земной поверхности. Количество солнечной ультрафиолетовой радиации и особенно лучей зоны В, преимущественно в части, близкой к коротковолновым УФЛ, значительно изменяется в зависимости от состояния атмосферы и высоты стояния солнца над горизонтом. Количество УФЛ уменьшается с увеличением загрязнения и толщины атмосферы и уменьшением высоты стояния солнца. Наибольшим препятствием на пути прохождения средневолновых УФЛ через атмосферу является озоновый слой, поглощающий большую часть УФЛ зоны В. Средневолновые УФЛ присутствуют в прямом солнечном луче лишь-при высоте стояния солнца более 10°.

УФЛ оказывают разностороннее воздействие на биологические объекты. В зависимости от длины волн они дают различной выраженности бактерицидный эффект, способны повышать иммунологическую активность организма, вызывают потемнение (загар) кожи. Попадая на кожу, УФЛ могут проникать на глубину до 1 мм и вызывать фотохимические реакции в тканях: расщепляются молекулы, изменяется структура молекул за счет перегруппировки их компонентов, образования из простых молекул более сложных. Образующиеся в коже биологически активные вещества разносятся с током крови, оказывая специфическое и неспецифическое действие на деятельность-различных органов и тканей.

Коротковолновые УФЛ практически отсутствуют в солнечном свете на уровне поверхности Земли. УФЛ этого диапазона изменяют молекулярную структуру белков ядер клеток и отличаются выраженным бактерицидным действием. Этот эффект широко используется в медицине для обеззараживания помещений, различных материалов и т. п. Для получения коротковолновых УФЛ созданы специальные приборы. УФЛ с длиной волны менее 280 нм являются нежелательной примесью к УФЛ специальных ламп, предназначенных для облучения человека или животных.

УФЛ зоны В взаимодействуют главным образом с молекулами белков протоплазмы клеток. При длительном и мощном воздействии средневолновых УФЛ белки клеток разрушаются, вследствие чего образуются биологически активные вещества, вызывающие покраснение кожи - эритему. Эритема рассматривается как нежелательное явление, поэтому рекомендуется применять дозы УФЛ, не вызывающие эритему. Эритема появляется спустя 3-4 ч после облучения, достигает максимальной выраженности через 24 ч и исчезает приблизительно через 5-10 дней. Облучение средневолновыми УФЛ сопровождается усиленным образованием меланина в клетках кожи (загар). Загар сохраняется 1-2 мес после облучения.

Воздействие средневолновых УФЛ сопровождается образованием витамина D. Витамин D образуется на уровне клеточных мембран фотохимическим путем и разносится кровью в различные органы.

С увеличением длины УФЛ их эритемный и витаминообразующий эффект резко снижается.

УФЛ зоны В способствуют заживлению ран, рассасыванию инфильтратов, повышают тонус сосудов, неспецифический иммунитет, фагоцитарную активность, устойчивость к вирусным инфекциям, обладают антиаллергическими свойствами. Они широко используются с профилактической целью для повышения резистентности организма и для лечебных целей в медицине.

Однако в чрезмерных дозах УФЛ вызывают ожоги, деструктивные изменения в тканях, заболевание глаз.

Физиологический эффект УФЛ зоны А менее изучен. Известно, что они также вызывают покраснение кожи, но для этого по сравнению со средневолновыми УФЛ требуется более интенсивное (в 200-300 раз) облучение. В отличие от УФЛ зоны В после воздействия лучей зоны А эритема возникает сразу после достижения эритемного порога и сохраняется около часа после окончания облучения. При длинноволновом облучении в коже происходит окисление промеланина в меланин, что сопровождается немедленным потемнением кожи. Однако в этом случае пигментация держится только около часа. При большой мощности воздействия УФЛ зоны А в клетках кожи начинает вырабатываться меланин, и в этом случае пигментация кожи может сохраняться более года. По мнению большинства исследователей, пигментация кожи защищает организм от избыточного проникновения УФЛ. У хорошо загоревшего человека эритемное действие УФЛ зоны В в 60 раз слабее, чем у незагорелого.

Большие дозы УФЛ зоны В могут вызвать фотоофтальмию. Через 2-3 ч после облучения появляются резь в глазах, гиперемия и отек конъюнктивы глазных яблок, снижается острота зрения. Возникают светобоязнь, слезотечение, суживается зрачок, ухудшается общее самочувствие. Явления фотоофтальмии проходят через 5-6 дней. Для профилактики этого заболевания применяют специальные защитные очки.

Мощность ультрафиолетовых источников и плотность облучения выражают в энергетических и биологических единицах.

Энергетические единицы основаны на количестве энергии, которой обладают УФЛ различных источников, биологические - на действии УФЛ на биологические объекты (эритема или бактерицидный эффект). Наибольшее распространение получили биологические единицы - эры и бакты. Эр - единица потока УФЛ длиной 296,7 нм и мощностью 1 Вт. Характеристику в эрах для УФЛ других волн рассчитывают по специальным таблицам. Биологической единицей бактерицидного потока излучения является бакт. Бакт - единица потока УФЛ с длиной волны 253,7 нм мощностью 1 Вт. Выше приведены показатели, характеризующие УФЛ в энергетических (1), эритемных (2) и бактерицидных (3) единицах.

В практике для дозирования УФЛ применяется биодоза. Биодоза - минимальная длительность воздействия УФЛ, которая вызывает эритему. Эта единица определяется эмпирически для каждого человека применительно к конкретному источнику УФЛ. Биодоза выражается в минутах или в единицах количества облучения. Индивидуальные колебания биодозы велики и зависят от строения и цвета кожи, общего состояния облучаемого организма и др.

Количество облучения прямо зависит от мощности источника УФЛ, от величины угла, под которым УФЛ падают на поверхность, от длительности облучения и стоит в обратной зависимости от квадрата расстояния между источником и облучаемой поверхностью. Биодозу определяют заранее до проведения сеансов облучения.

В медицине для целей профилактики используют облучение в пределах от ¹/₈ до ³/₄ биодозы в сутки. Для лечебных целей и для закаливания применяются значительно большие количества УФЛ: от 0,2-0,5 с постепенным увеличением до 4-8 биодоз в сутки. В последнем случае, как правило, проводят не более 20 сеансов облучения.

При взаимодействии с воздушной средой УФЛ способствуют образованию" озона, окислов азота, перекисных соединений.

Увеличение длительности космических полетов заставляет повысить требования к формированию окружающей среды на борту космического корабля. Монотонность окружающих условий, в частности микроклиматических, является одним из неблагоприятных факторов космического полета. Это позволило О. Г. Газенко, Е. Я. Шепелеву и Ю. Г. Нефедову разработать концепцию о необходимости формирования на борту космического корабля динамической среды с включением элементов естественной среды обитания человека, в том числе ультрафиолетового излучения.

Длительное отсутствие ультрафиолетового компонента солнечной радиации само по себе сопровождается рядом изменений в организме человека, которые в конечном счете приводят к нарушению обмена кальция и снижению общей резистентности организма.

Очевидно, одним из важных звеньев в разработке профилактических мероприятий против неблагоприятного действия монотонности среды обитания на борту космического корабля, а также в качестве фактора, улучшающего работоспособность и повышающего устойчивость организма космонавтов, может служить ультрафиолетовое облучение.

УСКОРЕНИЕ (У) - вектор, характеризующий быстроту изменения величины и направления скорости движения тела; одно из основных понятий механики. Согласно второму закону Ньютона, У прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела.

В авиационной и космической медицине особое значение имеют физиологические эффекты линейных и радиальных У. Линейные У возникают при прямолинейном движении тела в результате изменения его скорости.

Если движение тела осуществляется по окружности в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, то У каждой точки раскладывается на компоненту, касательную к траектории движения, и радиальную компоненту, направленную к центру вращения. Касательную компоненту называют касательным, или тангенциальным У, радиальную компоненту - радиальным, или центростремительным У.

Величину У выражают в ^м/_с² или в кратном отношении к У тела, свободно падающего в безвоздушном пространстве (9,81 ^м/_с²), для которого принято обозначение "g". Например, У, равное 45 ^м/_с², приближенно можно определить как 4,5 g.

Для характеристики инерционных сил, действующих на тело, употребляют термин "перегрузка". Направление сил инерции всегда противоположно направлению У. Численное значение перегрузки показывает, во сколько раз увеличился вес тела при данном У по сравнению с обычной земной гравитацией. Так, если на тело весом 70 кг действует сила, равная 350 кг, то перегрузка равна 5. Перегрузка выражается относительными единицами, и часто обозначается как G.

В практике космической медицины принято различать У по длительности действия и направлению вектора.

Таблица 9. Эквиваленты терминологии ускорений

Примечание. В системе III буква G используется для выражения инерционной результирующей У всего тела: А-Р - переднезадняя инерционная результирующая У, Р-А - заднепередняя инерционная результирующая У.

Различают длительно действующие У (более 1 с) и ударные У (десятые и сотые доли секунды).

Единой классификации У по направлению действия на тело пилота нет. В табл. 9 представлена терминология У, разработанная Аэрокосмическим комитетом по проблеме У.

В общепринятой системе координат отсчета ось Z проходит через центр тяжести тела параллельно позвоночнику. Действие инерционной силы по оси Z в направлении вниз, от головы к тазу, обозначается символом ;+G_z (физиологически положительное У); действие этих сил в обратном направлении обозначается символом -G_z (физиологически отрицательное У). Символом + G_x указывается, что инерционные силы действуют от груди к спине {перегрузка "грудь - спина") и символом -G_x обозначают перегрузку в направлении "спина - грудь". Боковые перегрузки обозначаются как +G_y ("справа налево") и -G_y ("слева направо"). Перегрузки, действующие по продольной оси тела Z, называют продольно направленными. Перегрузки, направленные перпендикулярно оси Z, обозначают термином "поперечно направленные перегрузки".

Длительно действующее У наблюдается при взлете космического корабля, на участке спуска с орбиты при входе в плотные слои атмосферы и во время полета спускаемого аппарата в атмосфере после раскрытия парашютов. Абсолютные значения У на участке спуска зависят от угла входа в плотные слои атмосферы, скорости полета, аэродинамических качеств корабля и других факторов и могут достигать особенно больших величин при баллистическом спуске.

Важнейшие непосредственные эффекты У состоят в перераспределении крови в сосудистой системе, затруднении оттока лимфы, смещении органов и деформации тканей, нарушении дыхания и стрессовой реакции. В зависимости от направления вектора У удельное значение этих первичных механизмов действия У меняется. Так, при продольных У +G_Z основным звеном в генезе развивающихся нарушений становится циркуляторная гипоксия головного мозга. Появляются зрительные расстройства в виде серой или черной пелены, а при продолжении действия У или их дальнейшем нарастании утрачивается сознание и возникают судороги. Одновременно уменьшается приток крови к сердцу, что создает крайне неблагоприятные условия для его работы.

При поперечно направленных У, как правило, на первое место выступают расстройства функции внешнего дыхания, возникающие под влиянием сильного давления на грудную клетку, развивается гипоксемия; существенным звеном является также нарушение оксигенации крови в легких вследствие гемодинамических нарушений.

Переносимость У определяет ряд физических и физиологических факторов.

Среди физических факторов существенное значение имеют величина, длительность воздействия, направление результирующего вектора У по отношению к продольной оси тела, градиент нарастания У, режим воздействия (плато или пик), использование защитных систем, положение тела и конечностей и условия внешней среды (температура, барометрическое давление, газовый состав атмосферы и др.).

Среди физиологических факторов наиболее важное значение следует придавать индивидуальной устойчивости, которая в свою очередь зависит от состояния здоровья, возраста и тренированности, психологической подготовки и мотивации.

Устойчивость человека к действию У определяют по расстройствам зрения в виде серой или черной пелены, диспноэ, нарушениям ритма сердечной деятельности (как правило, экстрасистолия), болевым ощущениям за грудиной и в эпигастральной области, нарушению способности управлять летательным аппаратом. В ряде случаев возникают множественные петехиальные кровоизлияния вследствие повышенной проницаемости сосудов.

Значение перечисленных критериев при действии У с различным направлением вектора различно.

Так, при действии У +G_Z основным критерием устойчивости являются расстройства зрения (серая или черная пелена), что достоверно предвещает обморок. При У этого направления расстройствам зрения, как правило, предшествует снижение систолического давления в сосудах мочки уха до 50-40 мм рт. ст. (6,67-5,33 кПа), исчезновение или резкое падение осцилляции ушного пульса.

При У -G_z основным критерием устойчивости служат головная боль и слезотечение, а дополнительным в ряде случаев - нарушения зрения в виде красной пелены.

При У +G_X и -G_x основными критериями переносимости являются расстройства зрения, нарушения дыхания, дискомфорт и боли в эпигастральной области и нарушения сердечного ритма.

Устойчивость человека к действию У различного направления представлена на рис. 4. Человек наименее устойчив к действию продольных У -G_Z, инерционные силы которых направлены вдоль оси от таза к голове, и наиболее устойчив к поперечным У +G_X, инерционные силы которых действуют в направлении грудь - спина.

Рис. 4. Устойчивость человека к действию ускорений различного направления (Chambers R. М., 1963). Средние данные: +G_z - голова-таз; -G_z - таз-голова; +G_x - грудь-спина; -G_x - спина-грудь

Переносимость человеком У после лабораторного моделирования невесомости снижается. Так, переносимость пикообразных перегрузок +G_X уменьшалась после 7-20-суточной гипокинезии на 2,2 ед. При этом отмечалось более выраженное напряжение физиологических систем организма по сравнению с контрольными исследованиями. В условиях длительного моделирования невесомости были выявлены две фазы изменения реактивности организма по отношению к У. Первая фаза продолжалась с 3-х до 7-20-х суток гипокинезии и сопровождалась снижением устойчивости к У. Вторая фаза - от 20-х до 100-х суток гипокинезии - это фаза относительной стабилизации, когда переносимость У, хотя и снижена по сравнению с исходным уровнем, с увеличением сроков гипокинезии не прогрессирует.

После космических полетов продолжительностью до 185 сут не обнаружено серьезных нарушений работоспособности и переносимости У. Отмечались определенные особенности реакций организма на У: сдвиги физиологических показателей нервно-эмоционального происхождения возникали еще в невесомости, перед спуском космических кораблей на Землю; физиологические реакции на участке спуска при торможении корабля в плотных слоях атмосферы, как правило, были более выражены, чем на участке выведения на орбиту и во время предполетных обследований на центрифуге при тех же графиках У; не отмечалось строгой корреляционной зависимости между изменениями частоты пульса после невесомости на участке входа корабля в плотные слои атмосферы и сроком космического полета.

В генезе изменений переносимости человеком У после невесомости и ее лабораторного моделирования ведущая роль принадлежит гиподинамическому и гидростатическому факторам. Уменьшение массы, силы и выносливости мышц, детренированность сердечно-сосудистой системы, перестройка нейрогуморальной регуляции физиологических функций и другие изменения следует считать причиной заметного снижения устойчивости организма к действию У.

Для повышения устойчивости человека к действию У используют физические, физиологические и комплексные методы.

Физические методы повышения устойчивости к У - противоперегрузочные компенсирующие костюмы, затрудняющие перераспределение крови под влиянием инерционных сил, специальные кресла для придания оптимальной позы по отношению к вектору У, индивидуальные профилированные ложементы, иммерсионные системы, дыхание под повышенным давлением.

Физиологические методы повышения устойчивости организма к У заключаются в неспецифической и специфической физической тренировке, общем закаливании организма, тренировках на центрифуге, изменении реактивности Организма с помощью фармакологических средств, адаптации к гипоксии и пр.

При подготовке и осуществлении космических полетов среди перечисленных методов противоперегрузочной защиты были использованы профилированные ложементы, общее закаливание, физическая тренировка и адаптация к У. Специальные исследования определили оптимальный угол наклона спинки кресла к вектору У (78-80°). Переносимость У +12 G_x при позе с углом наклона туловища к горизонтальной плоскости 80° была в 2-3 раза больше по времени, чем при позе с углом наклона 65°. Реакция сердечно-сосудистой и дыхательной систем в первом случае была менее напряженной, что обеспечивало более высокую резистентность организма в целом.

В настоящее время поиски средств противоперегрузочной защиты космонавтов продолжаются.

Ударное У - это импульсное У с длительностью воздействия менее 1 с. Оно характеризуется направлением вектора воздействия, величиной, длительностью воздействия и скоростью нарастания.

Основные физиологические и патологические изменения при воздействию ударного ускорения вызываются деформацией органов и тканей. Эти изменения варьируют по силе в зависимости от интенсивности удара - от легких сердечно-сосудистых реакций до тяжелых необратимых повреждений анатомических структур. Наиболее частым патогенетическим механизмом травмы при воздействии ударного У +G_z служит повреждение позвоночника (при катапультировании из самолета).

Пределы переносимости ударного У биологическими объектами, в том числе человеком, представлены на рис. 5.

Рис. 5. Длительность и величина ударных ускорений, переносимых различными животными и человеком (Eiband К., 1959). I — продольные ускорения: А — предельно переносимые ударные ускорения вектора +G_Z (голова-таз). Квадрат — катапультирование человека, треугольник — эксперименты на собаках (на саночном стенде ударных перегрузок), кружок — эксперименты на шимпанзе (на стенде ударных ускорений с ракетными салазками). Б — те же показатели для ударных ускорений вектора —G_z (таз—голова). Квадрат — катапультирование человека вниз, светлый треугольник — воздействие ударных ускорений вектора на голову человека, темный треугольник — эксперименты на центрифуге и катапультном стенде, проведенные на собаках, кружок — эксперименты на шимпанзе на стенде ударных ускорений с ракетными салазками. II — поперечные ускорения. А — сводные данные по предельно переносимым ускорениям вектора +G_X (грудь—спина). Квадрат — воздействие ударных ускорений на человека на стенде с ракетными салазками; темный кружок — данные анализа несчастных случаев с людьми; треугольник — эксперименты на собаках на саночном стенде ударных ускорений; светлый кружок — эксперименты на шимпанзе на саночном стенде ударных ускорений. Б - те же показатели для ударных ускорений вектора - G_x ударных воздействие - Квадрат. (спина-грудь) ускорений на человека на стенде с ракетными салазками, темный кружок — данные анализа несчастных случаев с людьми, треугольник — эксперименты на собаках на саночном стенде ударных ускорений, светлый кружок — эксперименты на шимпанзе на саночном стенде ударных ускорений. 1 — зона тяжелых повреждений; 2 — зона умеренно выраженных травм; 3 - зона добровольной переносимости

При штатных режимах полета космического корабля ударные У отмечаются преимущественно на участке спуска с орбиты при раскрытии купола-парашюта и в момент приземления. В аварийной ситуации ударное У возможно при катапультировании капсулы космического корабля и ее удалении на безопасное расстояние от ракеты-носителя.

Для противоударной защиты космонавтов использовались индивидуальные профилированные ложементы, противоударные элементы конструкции сидений, кресла с оптимальным углом наклона спинки, специальные энергопоглощающие устройства на пути распространения ударного импульса к человеку (надувные воздушные мешки, противоударные опоры - аттенюаторы), фиксация тела к креслу и другие приспособления.

УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМА К ФАКТОРАМ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА (УФКП) - одно из проявлений гомеостаза (см.), способности организма сохранять показатели жизненно важных функций в физиологических пределах при действии тех или иных раздражителей. УФКП определяется воздействующим фактором (биологическая значимость, сила, продолжительность или повторность действия, скорость нарастания и др.); видовыми и индивидуальными особенностями организма (пол, возраст, исходное состояние здоровья, тренированность и др.); совершенством и полнотой использования средств и методов защиты организма от действия факторов полета (индивидуальное защитное снаряжение, ложементы, скафандры, профилактические-средства и др.); возможностями сохранения неспецифической резистентности в полете (полноценное питание, условия для отдыха, восстановления сил, удовлетворения интеллектуальных потребностей и др.); а косвенно - полноценностью текущей и прогностической информации о состоянии космонавтов в полете, призванной обеспечить выдачу своевременных медицинских рекомендаций на борт. В зависимости от сочетания этих элементов, определяющих УФКП, она может изменяться (повышаться или понижаться). Можно установить различные критерии устойчивости: выживание; отсутствие структурных изменений при обратимых функциональных сдвигах, сохранение здоровья и работоспособности и др. В основе УФКП лежат различные формы неспецифических и специфических адаптивных реакций по принципу биологического регулирования с обратной связью. Мобилизация защитных свойств организма может быть, в частности, обеспечена активацией кортико-адреналовой системы. Механизмы охранительного торможения, изменений реактивности и иммунитета также способны влиять на резистентность организма в космическом полете. Воздействующий фактор обусловливает ту или иную совокупность реакций организма, направленных на поддержание гомеостаза, а также включение функциональных резервов, обеспечивающих компенсацию или замещение недостаточных или утраченных функций. Функциональные резервы, а следовательно, и УФКП могут возрастать в результате рациональной тренировки к действию перегрузок, невесомости (см.), а также к необычным условиям обитания и деятельности в полете. Напротив, детренированность снижает функциональные резервы. Так, отсутствие в космическом полете гравитации, роль которой закрепилась в особенностях строения, функции и поведения у представителей наземных форм жизни, создает объективные предпосылки к утрате организмом ряда свойств и качеств, снижению его функциональных резервов и устойчивости к экстремальным воздействиям как в самом полете, так и после его завершения. Для УФКП необходима отработанная система предполетного отбора и подготовки космонавтов, контроля и управления их состоянием в полете, профилактики неблагоприятного воздействия невесомости, оптимизации условий жизни и профессиональной деятельности экипажа. Понимание общих закономерностей, лежащих в основе изменений УФКП, открывает путь к целенаправленному воздействию как на механизмы повышения неспецифической резистентности организма, так и на увеличение его функциональных резервов, мобилизуемых при действии факторов космического полета (см.). См. также адаптация.